DE69015936T2

DE69015936T2 - Electronic equipment arrangement.

Info

Publication number: DE69015936T2
Application number: DE69015936T
Authority: DE
Inventors: Truman Kenly Bristoll
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1989-09-11
Filing date: 1990-09-07
Publication date: 1995-07-13
Anticipated expiration: 2010-09-08
Also published as: EP0418000B1; EP0418000A2; DE69015936D1; JPH03100816A; US4937708A; EP0418000A3

Description

Scope of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Ausrüstungsanordnung mit Gruppen zahlreicher Platinen, die in Rahmen montiert sind, und dabei insbesondere auf eine Anordnung, die die Verbindung von Platinen in einem Rahmen untereinander sowie die Verbindung von Platinen in einem Rahmen mit Platinen in anderen Rahmen mit kürzern Kabeln ermöglicht.The invention relates to an electronic equipment arrangement comprising groups of numerous circuit boards mounted in frames, and in particular to an arrangement which enables circuit boards in a frame to be interconnected and circuit boards in one frame to be interconnected with circuit boards in other frames using shorter cables.

Background of the invention

Die Verarbeitungsgeschwindigkeit und die Größe der Computer- Anordnungen nehmen rapide zu. In dieser Hinsicht ist mit einer weiteren zahlenmäßigen Zunahme der Parallelverarbeitungselemente und immer größeren Computer-Anordnungen mit immer höheren Geschwindigkeiten zu rechnen. Dies trifft vor allem beim Supercomputer-Design zu. Die Schaltkreise befinden sich häufig auf einer Platine oder Karte, wobei mehrere dieser Karten auf Rahmen montiert sind. Es gibt Verbindungen zwischen den Karten auf einem Rahmen, wobei häufig Verbindungen mit Kabeln zwischen den Karten oder Platinen auf einem Rahmen mit Karten oder Platinen auf anderen Rahmen hergestellt werden müssen. Bei diesen Hochleistungsschaltungen kann die Signalübertragungsverzögerung zwischen den Platinen erheblich sein; daher wäre es wünschenswert, ein Verfahren zu finden, bei dem die Platinen eng gepackt werden und die Länge der Verbindungen verringert werden kann. Darüber hinaus sollten die Längen angeglichen werden, um Versatzfehler zu vermeiden.The processing speed and size of computer arrays are increasing rapidly. In this respect, we can expect to see a further increase in the number of parallel processing elements and ever larger computer arrays with ever higher speeds. This is particularly true in supercomputer design. The circuits are often located on a board or card, with several of these boards mounted on frames. There are interconnections between the boards on a frame, often requiring connections with cables between the boards or boards on one frame to boards or boards on other frames. In these high-performance circuits, the signal transmission delay between the boards can be significant; therefore, it would be desirable to find a method of packing the boards closely and reducing the length of the interconnections. In addition, the lengths should be equalized to avoid skew errors.

Bei einer herkömmlichen Schaltkreisanordnung sind Schaltkreismodule wie die TCMs (Temperature Control Modules) von IBM (International Business Machines Corporation) über Lötanschlüsse mit rechteckigen gedruckten Schaltungen verbunden. Die Ein-/Ausgabeverbindungen zu den Schaltungen jeder Karte gehen in gedruckten Schaltungsleitungen an der Kante der Karte aus. Eine große Anzahl von Karten werden in elektrische Steckverbindungen auf großen gedruckten Schaltungen gesteckt, die manchmal als "Hauptplatine" bezeichnet werden. Bei einer herkömmlichen Schaltkreisanordnung werden die Schaltkreiselemente auf den gedruckten Karten montiert, die ihrerseits auf einer größeren gedruckten Schaltung montiert sind, die für die elektrische Verbindung zwischen den Platinen sorgt.In a conventional circuit arrangement, circuit modules such as IBM's (International Business Machines Corporation) TCMs (Temperature Control Modules) are connected to rectangular printed circuit boards via solder pads. The input/output connections to the circuits on each card extend out in printed circuit leads on the edge of the card. Large numbers of cards plug into electrical connectors on large printed circuits, sometimes called a "motherboard." In a conventional circuit layout, the circuit elements are mounted on the printed cards, which in turn are mounted on a larger printed circuit that provides the electrical connection between the boards.

Bei der herkömmlichen Packungstechnik werden die Platinen parallel zur langen Achse des Rahmens montiert. Die mit diesem Verfahren in den Rahmen gepackten Platinen sind durch die Rahmenbreite voneinander getrennt; der Kommunikationsabstand zwischen den Platinen wird daher durch die Breite des Mittelrahmens erhöht.In the conventional packaging technique, the boards are mounted parallel to the long axis of the frame. The boards packed into the frame using this method are separated from each other by the frame width; the communication distance between the boards is therefore increased by the width of the central frame.

Description of the invention

Die Erfindung stellt eine elektronische Ausrüstungsanordnung mit zahlreichen verbundenen Gruppen von Platinen vor, wobei die Gruppen eine Mitte der Anordnung bilden, bei der die Platinen innerhalb jeder Gruppe parallel in stufenweisem Muster von der Mitte der Anordnung aus weggehen, und die Platinen einer Gruppe parallel oder koplanar zu den Platinen der anderen Gruppe liegen und Steckverbindungen an dem Ende haben, das der Mitte am nächsten ist; die Anordnung umfaßt des weiteren Kabel, die die Platinen über Steckverbindungen miteinander verbinden.The invention provides an electronic equipment assembly having numerous interconnected groups of circuit boards, the groups forming a center of the assembly, with the circuit boards within each group extending parallel in a stepped pattern from the center of the assembly, the circuit boards of one group being parallel or coplanar with the circuit boards of the other group and having connectors at the end closest to the center; the assembly further comprising cables interconnecting the circuit boards by connectors.

Dadurch befinden sich die Steckverbindungen der Platinen an dem Ende, das den anderen Platinen am nächsten liegt, und zeigen allgemein auf die Mitte der Anordnung. Die Kabel verbinden die Platinen an diesen Steckverbindungen. Durch diese Konfiguration werden zur Verbindung der Platinen kürzere Kabel benötigt.This places the board connectors at the end closest to the other boards, generally pointing toward the center of the array. The cables connect the boards at these connectors. This configuration requires shorter cables to connect the boards.

Die in den Ansprüchen beschriebene Anordnung von Platinengruppen mit kürzeren Abständen zwischen den Platinen kann in zahlreichen Systemen mit Hochleistungsschaltungen nutzbringend angewendet werden. Die elektronische Ausrüstungsanordnung sollte jedoch bevorzugterweise eine Computer-Anordnung sein.The arrangement of board groups with shorter distances between boards as described in the claims can be usefully applied in numerous systems with high performance circuits. However, the electronic equipment arrangement should preferably be a computer arrangement.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Begleitzeichnungen beschrieben.Preferred embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings.

Short description of the drawings

Fig. 1 ist eine Obenansicht einer Computer-Anordnung entsprechend der herkömmlichen Packungsverfahren.Fig. 1 is a top view of a computer assembly according to conventional packaging techniques.

Fig. 2 ist eine Obenansicht einer elektronischen Ausrüstungsanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.Fig. 2 is a top view of an electronic equipment assembly according to the first embodiment of the present invention.

Fig. 3 ist eine Obenansicht einer Anordnung, bei der der Oberteil des Rahmens entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung entfernt wurde.Fig. 3 is a top view of an arrangement in which the top of the frame according to the second embodiment of the present invention has been removed.

Fig. 4 ist eine Vorderansicht von Fig. 3 entlang der Linien 4- 4 in Fig. 3.Fig. 4 is a front view of Fig. 3 taken along lines 4-4 in Fig. 3.

Fig. 5 ist eine Obenansicht der Anordnung von Fig. 2 mit Kabelorganisatorrahmen.Fig. 5 is a top view of the assembly of Fig. 2 with cable organizer frame.

Detailed description of the invention

In Fig. 1 ist eine herkömmliche Anordnung 10 mit herkömmlicher Packungstechnik zum Montieren der Platinen und Verbinden der Rahmen zu sehen. Wie gezeigt sind die Platinen 11a - 11d in den Rahmen A, B, C und D mit der langen Achse der Platinen parallel zur langen Achse des entsprechenden Rahmens gepackt. Die Rahmen A, B, C und D bilden zusammen ein Kreuz mit einem Mittelteil 14 der Breite W, um die Platinen 11 miteinander zu KI9-89-0l0 verbinden. Die Steckverbindungen der Platinen 11a - 11d befinden sich an dem Ende, das der Mitte der Rahmenanordnung am nächsten liegt. Die Kabel 12 stellen die Verbindung zwischen Rahmenpaaren her, beispielsweise zwischen Rahmen A und Rahmen C oder Rahmen B und Rahmen D. Da die Kabel die gesamte Breite des Mittelteils durchlaufen müssen, wird die Kommunikationslänge oder Verzögerung zwischen den Platinen um mindestens die Breite W des Mittelteils erhöht, die mindestens mit der Breite des Rahmens übereinstimmt.In Fig. 1 there is shown a conventional assembly 10 using conventional packing technology for assembling the boards and connecting the frames. As shown, the boards 11a - 11d are packed in the frames A, B, C and D with the long axis of the boards parallel to the long axis of the corresponding frame. The frames A, B, C and D together form a cross with a central part 14 of width W to connect the boards 11 together. The connectors of the boards 11a - 11d are located at the end closest to the center of the frame assembly. The cables 12 provide the connection between pairs of frames, for example between frame A and frame C or frame B and frame D. Since the cables must traverse the entire width of the center section, the communication length or delay between the boards is increased by at least the width W of the center section, which is at least equal to the width of the frame.

In Fig. 2 ist eine Obenansicht einer elektronischen Ausrüstungsanordnung 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu sehen. In Fig. 2 haben die vier Rahmen 21, 22, 23 und 24 eine schräge Parallelogrammform und enthalten jeweils zahlreiche parallel versetzte Platinen oder Karten 25. Die Platinen oder Karten 25 können jeweils mehrere IBM TCMs (Temperature Control Modules) mit eigener Stromversorgung haben. Die Platinen oder Karten 25 gehen in einem stufenförmigen Muster von der Mitte der Anordnung aus weg, wo die Ecken der Rahmen 21-24 miteinander verbunden sind. Die Rahmen 21-24 und die Unterstützungsplatinen 25 verlaufen in diagonaler Richtung von der Mitte aus. Die Kabelsteckverbindungen 27 befinden sich am Ende der Rahmen, der Mitte der Anordnung 20 nächstgelegen. Die Steckverbindungen 27 liegen sich gegenüber und gehen von Rahmen 21 zu Rahmen 23 oder Rahmen 22 zu Rahmen 24. Die Kabel zwischen den Rahmen 21 und 23, wie Kabel 29, verlaufen über die V-förmige Kabelzugangslücke zwischen diesen Kabeln. Die Kabel zwischen den Rahmen 22 und 24 verlaufen auf ähnliche Art und Weise über diese Lücke zwischen diesen Rahmen hinweg (siehe Kabel 30). Die Verkabelung zwischen den Platinen 25 auf den Rahmen 21 und 22 sowie 23 und 24 wird im Mittelteil durch die Pfeile 31 und 32 dargestellt. Die Platinen 24 mit den kritischen Verbindungspfaden liegen der Mitte der Anordnung 20 am nächsten, wo die Rahmen miteinander verbunden sind, so daß sie über die kürzesten Kabel zusammengeschaltet werden können. Das Platinenende gegenüber dem Steckverbindungsende kann offen sein oder eine Öffnung für den Wartungszugang haben. Der Zugang zu der Verkabelung erfolgt über das nach innen gerichtete Ende oder das Ende, das der Mitte am nächsten liegt.Referring now to Figure 2, there is shown a top view of an electronic equipment assembly 20 in accordance with an embodiment of the present invention. In Figure 2, the four frames 21, 22, 23 and 24 have an oblique parallelogram shape and each contain numerous parallel offset boards or cards 25. The boards or cards 25 may each contain several IBM TCMs (Temperature Control Modules) with their own power supply. The boards or cards 25 extend in a stepped pattern from the center of the assembly where the corners of the frames 21-24 are joined together. The frames 21-24 and the support boards 25 extend diagonally from the center. The cable connectors 27 are located at the end of the frames closest to the center of the assembly 20. The connectors 27 are opposite each other and go from frame 21 to frame 23 or frame 22 to frame 24. The cables between frames 21 and 23, such as cable 29, run across the V-shaped cable access gap between these cables. The cables between frames 22 and 24 run across this gap between these frames in a similar manner (see cable 30). The wiring between the boards 25 on frames 21 and 22 and 23 and 24 is shown in the middle section by arrows 31 and 32. The boards 24 with the critical connection paths are closest to the center of the assembly 20 where the frames are connected together so that they can be connected together by the shortest cables. The board end opposite the connector end can be left open. or have an opening for maintenance access. Access to the wiring is through the inboard end or the end closest to the center.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Platinen 41 sind ohne Oberteil des Computer- Rahmensystems 40 zu sehen. Die Platinen 41 liegen parallel zueinander und haben ihre Steckverbindungen 43 am Ende 41a in unmittelbarer Nähe der Mitte 44 des Systems 40. Die ausgerichteten Platinen 45 liegen der Mitte am nächsten, während die anderen Platinen 41 in jedem Rahmen nacheinander parallel versetzt sind, so daß die Platinen 41 in stufweiser Anordnung von der Mitte 44 weg liegen, und die Steckverbindungen 43a der mehr nach innen liegenden Platine (näher zur Mitte hin) nicht durch die benachbarte Platine überdeckt werden. Dadurch kann eine kürzere Leitung von Platine zu Platine im gleichen Rahmen eingesetzt und die nähere Plazierung der Platinen ermöglicht werden. Die kritischen Platinen müssen miteinander verbunden sein, wobei andere Platinen in anderen Rahmen nahe der Mitte der Anordnung liegen. Der enge Zwischenraum zwischen den kritischen Platinen ermöglicht kürzere Kabel (siehe Kabel 50).Fig. 3 shows a second embodiment of the present invention. The boards 41 are seen without the top of the computer frame system 40. The boards 41 are parallel to each other and have their connectors 43 at the end 41a in close proximity to the center 44 of the system 40. The aligned boards 45 are closest to the center, while the other boards 41 in each frame are successively offset in parallel so that the boards 41 are in a stepped array away from the center 44 and the connectors 43a of the more inboard board (closer to the center) are not covered by the adjacent board. This allows a shorter board-to-board cable to be used in the same frame and allows the boards to be placed closer together. The critical boards must be connected to each other, with other boards in other frames being near the center of the array. The tight gap between the critical boards allows for shorter cables (see cable 50).

In Fig. 4 ist eine Vorderansicht der Platinen von Fig. 3 entlang der Linien 4-4 zu sehen. Die Platinen 41 sind gleitend auf Fächer 57 eines buchdeckelartigen Rahmens 55 montiert, wobei die Kabel 50 die Platinen verbinden. Es können zahlreiche Fächer vorhanden sein. Die Steckverbindungen können für eine leichte Verbindung an den Endflächen bündig sein. Die Platinen können beispielsweise Unterstützungsplatinen mit PC- Platinen sein, TCMs mit eigenen Versorgungsleitungen, die über Busleitungen und Steckverbindungstafeln verbunden sind, die über das Ende der Platine montiert und mit den Steckverbindungen der Platine gekoppelt sind, so daß sie sich selbst sowie der Mitte der Anordnung gegenüberliegen. Ein Beispiel für diese Art von Anordnung ist in der gleichzeitig anhängigen US-Patentschrift Nr. 404,807 von Casa et al. mit dem Titel "High Density Circuit Assembly" beschrieben. In diesem Fall sind die Platinen und Rahmen in der gezeigten Konfiguration angeordnet, die stufenweise von der Mitte ausgeht. Darüber hinaus kann die Verkabelung über zwei Kabelrahmen 60 und 60a erfolgen, wie dies in der gleichzeitig anhängigen US-Patentschrift Nr. 405,674 von Casa et al. unter dem Titel "Cable Organizer" beschrieben wird. Der Kabelorganisator befindet sich hier in den beiden V-förmigen Rahmen, um die Rahmen 21 und 23 sowie die Rahmen 22 und 24 von Fig. 2 wie in Fig. 5 gezeigt zu verbinden.In Fig. 4, a front view of the boards of Fig. 3 is shown along lines 4-4. The boards 41 are slidably mounted on compartments 57 of a book cover type frame 55 with cables 50 connecting the boards. There may be numerous compartments. The connectors may be flush on the end faces for easy connection. For example, the boards may be support boards with PC boards, TCMs with their own power lines connected by bus lines and connector panels mounted over the end of the board and coupled to the board connectors so that they face each other and the center of the assembly. An example of this type of assembly is shown in copending U.S. Patent No. 404,807 to Casa et al. entitled "High Density Circuit Assembly". In this case, the boards and frames are arranged in the configuration shown, which is stepped from the center. In addition, the wiring can be done via two cable frames 60 and 60a as described in the co-pending U.S. Patent No. 405,674 to Casa et al. entitled "Cable Organizer". The cable organizer is here located in the two V-shaped frames to connect frames 21 and 23 and frames 22 and 24 of Fig. 2 as shown in Fig. 5.

Claims

1. An electronic equipment arrangement comprising:

numerous connected groups of boards, the groups forming a center of the array, the boards in each group extending parallel in a stepped pattern from the center of the array, the boards of one group being parallel or coplanar with the boards of the other group and having connectors at the end closest to the center;

the arrangement further comprising cables which connect the boards to one another via plug connections.

2. An arrangement according to claim 1, wherein the boards closest to the center of the arrangement are critical path boards through which the boards of one group are connected to the boards of a second group.

3. An assembly according to claim 1 or claim 2, wherein each board group is mounted in a frame, and the frames are connected together at the respective corners.

4. An arrangement according to claim 3, wherein four board groups are mounted in four frames in an X configuration.